JP2006112234A - エンジンの冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受放熱回路における受放熱熱量をより正確に算出してエンジンの冷却水温度の制御性を向上させること。
【解決手段】電子制御装置（ＥＣＵ）30は、エンジン本体２の冷却損失熱量Qwをエンジン１の運転状態に基づき算出し、受放熱回路31〜35の受放熱熱量Qetcをエンジン出口水温TO、合流部水温T3及び合流部流量V3に基づき算出し、エンジン出口水温TOを目標エンジン出口水温Ttにするために、ラジエータ13における要求ラジエータ流量V2を冷却損失熱量Qw、受放熱熱量Qetc、目標エンジン出口水温Tt及びラジエータ出口水温T2に基づき算出し、その算出結果に基づき流量制御弁16を制御する。ここで、ＥＣＵ30は、エンジン出口水温TOの変化に対する合流部水温T3の変化における遅れ時間t1を算出し、その遅れ時間t1に基づき受放熱熱量Qetcの算出に使われる、遅れのないときのエンジン出口水温TOを算出する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、ラジエータを含む冷却水循環経路を通じて冷却水を循環させることによりエンジンを冷却する冷却装置であって、ラジエータを通過する冷却水流量を流量調整手段により調整することにより冷却水温度を目標冷却水温度に制御するようにしたエンジンの冷却装置に関する。

従来、車両等に搭載されるエンジンの冷却装置として、例えば、下記の特許文献１に記載される水冷式の冷却装置がある。この冷却装置は、エンジン本体のウォータジャケットを含む冷却水循環経路と、その冷却水循環経路に設けられるラジエータ、ウォータポンプ及び流量制御弁と、流量制御弁の開度を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）とを備える。この冷却装置において、ウォータポンプが作動することにより、冷却水循環経路を冷却水が循環し、エンジン本体と冷却水との間で熱の受け渡しが行われる。エンジン本体から冷却水へ奪われる熱は、冷却水がラジエータを通過する過程で放熱される。ここで、実際の冷却水温度が目標冷却水温度となるように、ＥＣＵが流量制御弁を制御することにより、ラジエータを通過する冷却水流量が調整されて冷却水循環経路における冷却水温度が制御され、エンジンの冷却度合いが制御される。

また、特許文献１の冷却装置において、エンジンの運転状態が変化したときに、エンジン本体から冷却水に奪われる熱量（冷却損失熱量）が変化しても冷却水温度を目標冷却水温度へ応答性よく収束させるために、ＥＣＵは、エンジンの運転状態（エンジン回転速度及びエンジン負荷）に基づいて冷却損失熱量を算出する。また、冷却水温度を目標冷却水温度に収束させるためのラジエータにおける冷却水要求通過量（要求ラジエータ流量）を、ＥＣＵは、冷却損失熱量、目標冷却水温度及びラジエータ通過後の冷却水の温度に基づいて算出する。そして、ＥＣＵは、その算出される要求ラジエータ流量に基づいて流量制御弁を制御する。このようにエンジンの運転状態に応じてエンジンの冷却度合いを制御することにより、エンジンのフリクション低減、燃費の向上及びノッキング性能の向上等を図ることができる。

更に、特許文献１の冷却装置において、ラジエータを迂回する受放熱回路（例えば、ヒータ回路、スロットルボディ温水回路及びＥＧＲクーラ回路等）が冷却水循環経路に設けられる場合には、この受放熱回路における受放熱熱量を要求ラジエータ流量の算出に反映させる必要がある。そこで、ＥＣＵは、複数の受放熱回路の下流側が合流する合流部における流量（合流部流量）と、その合流部における冷却水温度（合流部水温）と、エンジン出口における冷却水温度（エンジン出口水温）とに基づいて受放熱熱量を算出する。そして、ＥＣＵは、その受放熱熱量を使用して算出される要求ラジエータ流量に基づいて流量制御弁を制御するようになっている。

特開２００３−２３９７４２号公報（第４頁、図１−図５）

ところが、上記した特許文献１の冷却装置において、合流部水温とエンジン出口水温との間には、図１３に示すように、合流部水温の変化がエンジン出口水温の変化に対して遅れる傾向がある。従って、単に、同時期に検出される合流部水温とエンジン出口水温とに基づいて受放熱熱量を算出しただけでは、受放熱回路における実際の受放熱熱量とその計算値との間に誤差が生じる懸念があった。このため、受放熱回路における受放熱熱量を要求ラジエータ流量の算出に正確に反映させることができず、流量制御弁の制御精度が低下し、冷却水温度の制御性が悪化するおそれがあった。この結果、エンジンの冷却度合の制御性が低下し、エンジンのフリクション低減、燃費及びノッキング性能が悪化する懸念があった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジンを冷却する冷却水循環経路と、冷却水循環経路に設けられるラジエータと、ラジエータを迂回して冷却水循環経路に設けられる受放熱回路と、ラジエータを通過する冷却水流量を調整するための流量調整手段とを備え、エンジンから冷却水に奪われる冷却損失熱量と、受放熱回路における受放熱熱量とを含むパラメータから算出される要求ラジエータ流量に基づいて流量調整手段を制御することにより、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度に制御するようにしたエンジンの冷却装置であって、受放熱熱量をより正確に算出することで冷却水温度の制御性を向上させることを可能としたエンジンの冷却装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの冷却水が循環する冷却水循環経路と、冷却水循環経路に設けられるラジエータと、ラジエータを迂回するように冷却水循環経路に設けられる受放熱回路と、ラジエータを通過する冷却水流量を調整するための流量調整手段とを備え、エンジンの冷却水温度が目標冷却水温度となるように流量調整手段を制御するようにしたエンジンの冷却装置であって、エンジンから冷却水へ奪われる冷却損失熱量をエンジンの運転状態に基づき算出するための冷却損失熱量算出手段と、受放熱回路と冷却水との間で受け放される受放熱熱量を、エンジンを通過した後のエンジン通過後冷却水温度、前記受放熱回路を通過した後の回路通過後冷却水温度及び回路通過後冷却水流量に基づき算出するための受放熱熱量算出手段と、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度にするために、ラジエータで要求される冷却水の要求ラジエータ流量を、算出される冷却損失熱量、算出される受放熱熱量、目標冷却水温度及びラジエータを通過した後のラジエータ通過後冷却水温度に基づき算出するための要求ラジエータ流量算出手段と、算出される要求ラジエータ流量に基づき流量調整手段を制御するための制御手段とを備えたエンジンの冷却装置において、エンジン通過後冷却水温度の変化に対する回路通過後冷却水温度の変化における遅れ時間を算出するための遅れ時間算出手段と、受放熱熱量算出手段により受放熱熱量の算出に使われる遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度を、算出される遅れ時間に基づき算出するための冷却水温度算出手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンから冷却水へ奪われる冷却損失熱量が、エンジンの運転状態に基づき冷却損失熱量算出手段により算出される。また、受放熱回路と冷却水との間で受け放される受放熱熱量が、エンジン通過後冷却水温度、回路通過後冷却水温度及び回路通過後冷却水流量に基づき受放熱熱量算出手段により算出される。また、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度にするために、ラジエータで要求される冷却水の要求ラジエータ流量が、算出される冷却損失熱量、算出される受放熱熱量、目標冷却水温度及びラジエータ通過後冷却水温度に基づき要求ラジエータ流量算出手段により算出される。そして、その算出される要求ラジエータ流量に基づき制御手段により流量調整手段が制御される。これにより、エンジンの冷却水温度が目標冷却水温度に近付けられる。
ここで、エンジン通過後冷却水温度の変化に対する回路通過後冷却水温度の変化における遅れ時間が遅れ時間算出手段により算出される。また、受放熱熱量算出手段により受放熱熱量の算出に使われる遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度が、算出される億例時間に基づき冷却水温度算出手段により算出される。従って、回路通過後冷却水温度の変化がエンジン通過後冷却水温度の変化に対して遅れていても、遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度が、算出される遅れ時間に基づき算出されて受放熱熱量の算出に使われるので、受放熱熱量が正確に算出される。これにより、要求ラジエータ流量が正確に算出されて流量調整手段が正確に制御される。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、エンジンの冷却水が循環する冷却水循環経路と、冷却水循環経路に設けられるラジエータと、ラジエータを迂回するように冷却水循環経路に設けられる複数の受放熱回路と、複数の受放熱回路はそれらの作動個数が選択的に可変に設けられることと、ラジエータを通過する冷却水流量を調整するための流量調整手段とを備え、エンジンの冷却水温度が目標冷却水温度となるように流量調整手段を制御するようにしたエンジンの冷却装置であって、エンジンから冷却水へ奪われる冷却損失熱量をエンジンの運転状態に基づき算出するための冷却損失熱量算出手段と、受放熱回路と冷却水との間で受け放される受放熱熱量を、エンジンを通過した後のエンジン通過後冷却水温度、受放熱回路を通過した後の回路通過後冷却水温度及び回路通過後冷却水流量に基づき算出するための受放熱熱量算出手段と、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度にするために、ラジエータで要求される冷却水の要求ラジエータ流量を、算出される冷却損失熱量、算出される受放熱熱量、目標冷却水温度及びラジエータを通過した後のラジエータ通過後冷却水温度に基づき算出するための要求ラジエータ流量算出手段と、算出される要求ラジエータ流量に基づき流量調整手段を制御するための制御手段とを備えたエンジンの冷却装置において、エンジン通過後冷却水温度の変化に対する回路通過後冷却水温度の変化における遅れ時間を受放熱回路の作動個数に応じて算出するための遅れ時間算出手段と、受放熱熱量算出手段により受放熱熱量の算出に使われる遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度を、算出される遅れ時間に基づき算出するための冷却水温度算出手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、エンジンから冷却水へ奪われる冷却損失熱量が、エンジンの運転状態に基づき冷却損失熱量算出手段により算出される。また、複数の受放熱回路と冷却水との間で受け放される受放熱熱量が、エンジン通過後冷却水温度、回路通過後冷却水温度及び回路通過後冷却水流量に基づき受放熱熱量算出手段により算出される。ここで、複数の受放熱回路は、それらの作動個数が選択的に可変に設けられるので、ラジエータを各受放熱回路へ迂回する冷却水流量は、それら受放熱回路の作動個数の違いにより変わり得る。また、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度にするために、ラジエータで要求される冷却水の要求ラジエータ流量が、算出される冷却損失熱量、算出される受放熱熱量、目標冷却水温度及びラジエータ通過後冷却水温度に基づき要求ラジエータ流量算出手段により算出される。そして、その算出される要求ラジエータ流量に基づき制御手段により流量調整手段が制御される。これにより、エンジンの冷却水温度が目標冷却水温度に近付けられる。
ここで、エンジン通過後冷却水温度の変化に対する回路通過後冷却水温度の変化における遅れ時間が、受放熱回路の作動個数に応じて、遅れ時間算出手段により算出される。また、受放熱熱量算出手段により受放熱熱量の算出に使われる遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度が、算出される億例時間に基づき冷却水温度算出手段により算出される。従って、回路通過後冷却水温度の変化がエンジン通過後冷却水温度の変化に対して遅れていても、算出される遅れ時間に基づき、遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度が算出されて受放熱熱量の算出に使われるので、受放熱熱量が正確に算出される。ここで、遅れ時間は、複数の受放熱回路の作動個数に応じて算出されるので、受放熱回路の作動個数の違いにかかわらず受放熱熱量が正確に算出される。これにより、要求ラジエータ流量が正確に算出されて流量調整手段が正確に制御される。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、遅れ時間算出手段は、流量調整手段の制御量及びエンジンの回転速度を含むパラメータに基づき遅れ時間を算出することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１又は２に記載の発明の作用に加え、流量調整手段の制御量及びエンジンの回転速度を含むパラメータに基づき遅れ時間が算出されるので、冷却水循環経路における冷却水の流量に応じた適正な遅れ時間が得られる。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、冷却水温度算出手段は、エンジン通過後冷却水温度に係る検出値を経時的に温度データとして逐次記憶し、算出される遅れ時間だけ遡った時点における温度データを受放熱熱量の算出に使われるエンジン通過後冷却水温度として決定することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の作用に加え、遅れ時間だけ遡った時点における実際の温度データがエンジン通過後冷却水温度として受放熱熱量の算出に使われるので、受放熱熱量が更に正確に算出される。

請求項１に記載の発明によれば、受放熱回路における受放熱熱量が正確に算出され、ラジエータの要求ラジエータ流量が正確に算出されて流量調整手段が正確に制御されるので、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度へ好適に収束させることができ、エンジンの冷却水温度の制御性を向上させることができる。延いては、エンジンのフリクションを低減させることができ、エンジンの燃費向上を図ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、複数の受放熱回路における受放熱熱量がそれら受放熱回路の作動個数の違いに応じて正確に算出され、ラジエータの要求ラジエータ流量が正確に算出されて流量調整手段が正確に制御されるので、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度へ好適に収束させることができ、エンジンの冷却水温度の制御性を向上させることができる。延いては、エンジンのフリクションを低減させることができ、エンジンの燃費向上を図ることができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明の効果に対し、より適正な遅れ時間が得られるので、受放熱熱量をより正確に算出することができる。これにより、要求ラジエータ流量をより正確に算出することができ、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度へより好適に収束させることができ、エンジンの冷却水温度の制御性をより向上させることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の効果に対し、受放熱熱量が更に正確に算出されるので、要求ラジエータ流量を更に正確に算出することができ、エンジンの冷却水温度を目標冷却水温度へ更に好適に収束させることができ、エンジンの冷却水温度の制御性を更に向上させることができる。

［第１実施形態］
以下、この発明におけるエンジンの冷却装置を具体化した第１実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態におけるエンジンシステムを概略構成図により示す。車両に搭載された多気筒のエンジン１は、シリンダブロック及びシリンダヘッド等からなるエンジン本体２を備える。エンジン本体２には、各気筒（シリンダ）の燃焼室に対応して燃料噴射弁及び点火装置（共に図示略）が設けられる。また、エンジン本体２には、各気筒毎にピストン（図示略）が設けられ、各ピストンに連動するクランクシャフト３が設けられる。エンジン本体２には、各燃焼室に空気を取り込むために吸気通路４が設けられる。また、エンジン本体２には、各燃焼室から排気ガスを排出するために排気通路５が設けられる。吸気通路４には、エアクリーナ６及びスロットルボディ７が設けられる。エアクリーナ６は、吸気通路４を通じて各燃焼室に取り込まれる空気を清浄化する。スロットルボディ７には、吸気通路４を流れる空気量（吸気量）を調節するために開閉されるスロットルバルブ８と、そのバルブ８を開閉駆動するためのモータ９が設けられる。

エンジン本体２の各燃焼室には、燃料噴射弁から噴射される燃料が供給される。各燃焼室では、点火装置が作動することにより、燃料と空気との可燃混合気が爆発・燃焼する。この燃焼エネルギーを受けてピストンが動作することにより、クランクシャフト３が回転してエンジン１に動力が発生する。各燃焼室で生じた燃焼後の排気ガスは、排気通路５を通じて外部へ排出される。エンジン１で発生した燃焼エネルギーの一部は熱としてエンジン本体２に残留する。この残留熱によりエンジン本体２が過熱状態となるのを防止するために、エンジン１には、水冷式の冷却装置１０が設けられる。

この冷却装置１０は、エンジン本体２に設けられるウォータジャケット１１を含む。ウォータジャケット１１の入口１１ａ及び出口１１ｂは、ラジエータ通路１２を介してラジエータ１３に接続される。ウォータジャケット１１の入口１１ａの近傍には、ウォータポンプ（Ｗ／Ｐ）１４が設けられる。ウォータポンプ１４は、プーリ及びベルト等を介してクランクシャフト３に駆動連結され、エンジン１の運転に連動して作動する。ウォータポンプ１４は、ラジエータ通路１２を流れる冷却水を吸引してウォータジャケット１１へ吐出する。この冷却水の吸引・吐出により、冷却水がウォータポンプ１４を起点として、ラジエータ通路１２を図１に矢印で示す時計方向に循環する。この循環中に、冷却水は、ウォータジャケット１１を通過する過程で、エンジン本体２から熱を吸収して昇温する。昇温した冷却水は、ラジエータ１３を通過する過程で熱を放出して温度を下げる。

ラジエータ通路１２には、ラジエータ１３を迂回するバイパス通路１５が接続される。バイパス通路１５の一端（図１の右端）は、ラジエータ通路１２において、ラジエータ１３とウォータジャケット１１の出口１１ｂとの間に接続される。バイパス通路１５の他端（図１の左端）は、ラジエータ通路１２において、ラジエータ１３とウォータポンプ１４との間に接続される。上記したウォータジャケット１１及びラジエータ通路１２により本発明における冷却水循環経路が構成される。

バイパス通路１５の他端とラジエータ通路１２との接続部分には、流量制御弁１６が設けられる。この流量制御弁１６は、ステップモータを駆動源として構成され、その弁開度ＯＤＶを制御することにより、ラジエータ通路１２及びバイパス通路１５を流れる冷却水の流量を調整する。この流量制御弁１６は、本発明における流量調整手段に相当する。ここで、流量制御弁１６は、弁開度ＯＤＶが大きくなるほどラジエータ通路１２を通る冷却水流量が多くなるように構成される。

この流量制御弁１６により、ラジエータ通路１２における冷却水流量を調整することにより、エンジン本体２を冷却するための冷却水温度が制御される。すなわち、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶを制御してラジエータ通路１２における冷却水流量を多くすることにより、エンジン本体２に流れる冷却水のうち、ラジエータ１３で冷却される冷却水の割合が大きくなり、エンジン本体２を冷却する冷却水温度が低くなる。また、流量制御弁１６を制御してラジエータ通路１２における冷却水流量を少なくすることにより、エンジン本体２に流れる冷却水のうち、ラジエータ１３で冷却される冷却水の割合が小さくなり、エンジン本体２を冷却する冷却水温度が高くなる。

ラジエータ１３には、ラジエータ１３を通過した後の冷却水温度（ラジエータ出口水温Ｔ２）を検出するためのラジエータ出口水温センサ２１が設けられる。ここで、ラジエータ出口水温Ｔ２は、本発明におけるラジエータ通過後冷却水温度に相当する。エンジン本体２には、ウォータジャケット１１の出口１１ｂを通過した後の冷却水温度（エンジン出口水温ＴＯ）を、エンジン本体２の冷却水温度として検出するためのエンジン出口水温センサ２２が設けられる。ここで、エンジン出口水温ＴＯは、本発明におけるエンジン通過後冷却水温度に相当する。

この冷却装置１０は、バイパス通路１５とは別に、ラジエータ１３を迂回するようにラジエータ通路１２に設けられる複数の受放熱回路を更に含む。これら受放熱回路として、スロットルボディ温水回路３１、ＥＧＲクーラ回路３２、温水加熱式のホットエアインテーク回路３３、ヒータ回路３４及びオイルクーラ回路３５が設けられる。

スロットルボディ温水回路３１は、スロットルボディ７に接続され、同回路３１を冷却水（温水）が流れる過程でスロットルボディ７が暖められる。これにより、極寒時等におけるスロットルバルブ８の作動を安定化させる。

ＥＧＲクーラ回路３２は、スロットルボディ温水回路３１の下流側に直列に接続される。ＥＧＲクーラ回路３２の一部は、ＥＧＲ装置３６に沿って設けられる。周知のようにＥＧＲ装置３６は、排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために、排気ガスの一部を吸気通路４へ再循環させて可燃混合気の最高燃焼温度を低下させるものである。ＥＧＲ装置３６は、ＥＧＲ通路３７、ＥＧＲ弁３８及びＥＧＲチャンバ３９を含む。ＥＧＲ通路３７は、排気通路５と吸気通路４との間に設けられる。ＥＧＲ弁３８は、ＥＧＲ通路３７の途中に設けられ、ＥＧＲ通路３７を流れるＥＧＲガスの流量を調整するよう構成される。ＥＧＲチャンバ３９は、ＥＧＲ通路３７の下流側に設けられ、ＥＧＲガスを各気筒に均等に導くように構成される。ＥＧＲクーラ回路３２を流れる冷却水により、ＥＧＲチャンバ３９、ＥＧＲ弁３８及び吸気通路４が冷却される。

ホットエアインテーク回路３３はエアクリーナ６に接続される。この回路３３は、エアクリーナ６の近傍に設けられたヒータコア（図示略）を含み、そのヒータコアを冷却水が通過する過程で吸気通路４に吸入される空気が暖められる。

ヒータ回路３４は、車室用暖房装置のヒータコア４０に接続される。このヒータ回路３４を流れる冷却水が、熱源としてヒータコア４０に導かれることにより、車室用暖房装置が機能する。

オイルクーラ回路３５は、エンジン１の潤滑装置における潤滑油と、自動変速機における作動油（オートマチック・トランスミッション・フルード：ＡＴＦ）を冷却するためのオイルクーラ４１に接続される。このオイルクーラ４１に冷却水が流れることにより、高温時に潤滑油やＡＴＦが速やかに冷やされる。このオイルクーラ４１は、潤滑油やＡＴＦの温度が低いときには、オイルウォーマとしても機能する。

上記した各受放熱回路の上流部は、ウォータジャケット１１の出口１１ｂとラジエータ１３との間においてラジエータ通路１２に接続される。これらの受放熱回路の下流部は、互いに合流してウォータポンプ１４に接続される。各受放熱回路の合流部４２の近傍には、その合流部４２における冷却水温度を合流部水温Ｔ３として検出するための合流部水温センサ２３が設けられる。ここで、合流部水温Ｔ３は、本発明における回路通過後冷却水温度に相当する。

車両には、エンジン１の運転状態を検出するための各種センサが設けられる。すなわち、運転席に設けられるアクセルペダル４３には、アクセルセンサ２４が設けられる。アクセルセンサ２４は、アクセルペダル４３の踏み込み量（アクセル開度）ＡＣＣＰを検出する。スロットルボディ７に設けられるスロットルセンサ２５は、スロットルバルブ８の開度（スロットル開度）ＴＡを検出する。スロットルボディ７より下流の吸気通路４に設けられる吸気圧センサ２６は、吸気通路４における吸気圧ＰＭを検出する。クランクシャフト３に対応して設けられる回転速度センサ２７は、クランクシャフト３の回転角度（クランク角度）及び回転速度（エンジン回転速度）ＮＥを検出する。

この冷却装置１０は、エンジン１の運転状態に応じてエンジン１の冷却度合いを制御するために、エンジン１の運転状態に基づいて流量制御弁１６を制御して冷却水循環経路における冷却水の循環流量を調整する。この制御を司るために、冷却装置１０は、電子制御装置（ＥＣＵ）３０を備える。ＥＣＵ３０には、ラジエータ出口温度センサ２１、エンジン出口水温センサ２２、合流部水温センサ２３及び流量制御弁１６が接続される。また、ＥＣＵ３０には、エンジン１の運転状態を取り込むために、アクセルセンサ２４、スロットルセンサ２５、吸気圧センサ２６及び回転速度センサ２７が接続される。更に、ＥＣＵ３０には、イグニションスイッチ（ＩＧＳＷ）２８が接続される。イグニションスイッチ２８は、エンジン１を始動、停止させるために操作される。

この実施の形態において、ＥＣＵ３０は冷却水温度制御を実行するものであり、本発明における冷却損失熱量算出手段、受放熱熱量算出手段、要求ラジエータ流量算出手段、制御手段、遅れ時間算出手段及び冷却水温算出手段に相当する。周知のように、ＥＣＵ３０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、バックアップＲＡＭ、外部入力回路及び外部出力回路等を備える。ＥＣＵ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと、外部入力回路及び外部出力回路等とをバスにより接続してなる論理演算回路を構成する。ＲＯＭは、冷却水温制御等に関する所定の制御プログラムを予め記憶したものである。ＲＡＭは、ＣＰＵの演算結果を一時記憶するものである。バックアップＲＡＭは、予め記憶したデータを保存するものである。ＣＰＵは、入力回路を介して入力される各種センサ等２１〜２８からの検出信号に基づき所定の制御プログラムに従い冷却水温制御等を実行する。

次に、ＥＣＵ３０が実行する冷却水温度制御の内容につき図２のフローチャートに従って説明する。

処理がこのルーチンへ移行すると、ステップ１００で、ＥＣＵ３０は、回転速度センサ２７及び吸気圧センサ２６の検出値から得られるエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥに基づいて冷却損失熱量ＱＷを算出する。この算出に際し、ＥＣＵ３０は、図３に示すような関数データ（マップ）を参照する。このマップは、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥに対する冷却損失熱量ＱＷの関係を予め定めたものである。このマップは、エンジン出口水温ＴＯの各値毎に用意されている。このマップにおいて、冷却損失熱量ＱＷは、エンジン回転速度ＮＥが低いときは少なく、エンジン回転速度ＮＥが高くなるに連れて多くなる。これは、エンジン回転速度ＮＥが高いほど単位時間当りに燃焼室に供給される燃料が増え、エンジン本体２で発生する熱量が多くなり、これに伴いエンジン本体２から冷却水に奪われる熱量が多くなるためである。また、このマップにおいて、冷却損失熱量ＱＷは、エンジン負荷ＬＥが小さいときは少なく、エンジン負荷ＬＥが大きくなるに連れて多くなる。但し、エンジン回転速度ＮＥが高い領域では、エンジン負荷ＬＥが大きくなるに連れて冷却損失熱量ＱＷの増加度合が緩やかになる。これは、前述したようにエンジン回転速度ＮＥの上昇により単位時間当りに供給される燃料が増え、その燃料増量に伴う冷却効果により燃焼室の温度が下がり、エンジン本体２から冷却水に奪われる熱量が減少するためである。

上記したエンジン負荷ＬＥに代えてエンジン負荷率を用いることもできる。エンジン負荷率は、最大負荷に対する負荷割合を示すパラメータである。この場合も、図３に準ずるマップを使用することができる。

上記した冷却損失熱量ＱＷは、基本的には、エンジン本体２からの発熱量に左右されることから、エンジン負荷ＬＥとしては、エンジン本体２からの発熱量に関係するパラメータ、例えば、１燃焼サイクル当りの燃料噴射量、吸気量等を用いることができる。吸気量については、別途実行される燃料噴射制御において、吸気量に応じた量の燃料が噴射されることから、エンジン本体２からの発熱量に間接的に関係するパラメータであると言える。その他、エンジン負荷ＬＥとして、吸気圧センサ２６により検出される吸気圧ＰＭ、スロットルセンサ２５により検出されるスロットル開度ＴＡ等を用いることも可能であるが、この場合には、適宜に補正を行うことが望ましい。

次に、ステップ１１０で、ＥＣＵ３０は、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて合流部４２における冷却水流量（合流部流量）Ｖ３を算出する。この算出に際して、ＥＣＵ３０は、図４に示すような関数データ（マップ）を参照する。このマップは、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに対する合流部流量Ｖ３の関係を予め定めたものである。このマップにおいて、弁開度ＯＤＶが小さな領域では、弁開度ＯＤＶが大きくなるに連れて合流部流量Ｖ３は緩やかに少なくなる。弁開度ＯＤＶが中から大の領域では、弁開度ＯＤＶにかかわらず合流部流量Ｖ３は略一定となる。また、合流部流量Ｖ３はエンジン回転速度ＮＥが低いときは少なく、エンジン回転速度ＮＥが高くなるに連れて多くなる。ここで、合流部流量Ｖ３は、本発明における回路通過後冷却水流量に相当する。上記した弁開度ＯＤＶとして、例えば、ＥＣＵ３０が前回の制御周期で流量制御弁１６に用いた指令開度ＯＤＣを適用するとができる。

次に、ステップ１２０で、ＥＣＵ３０は、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいてエンジン出口水温ＴＯの変化に対する合流部水温Ｔ３の変化の遅れ時間ｔ１を算出する。この算出に際して、ＥＣＵ３０は、図５に示すような関数データ（マップ）を参照する。このマップは、エンジン回転速度ＮＥ及び流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶに対する遅れ時間ｔ１の関係を予め定めたものである。このマップにおいて、エンジン回転速度ＮＥが低い領域では、高い領域に比べて遅れ時間ｔ１が長くなる。これは、図６（ａ），（ｂ）に示すように、エンジン回転速度ＮＥが低い領域では、高い領域に比べてエンジン出口水温ＴＯ及び合流部水温Ｔ３の変化周期が長くなることによる。このマップにおいて、エンジン回転速度ＮＥが低い領域では、その回転速度ＮＥが低くなるに連れて遅れ時間ｔ１が急激に長くなる。エンジン回転速度ＮＥが中から高の領域では、エンジン回転速度ＮＥが高くなるに連れて遅れ時間ｔ１が緩やかに短くなる。また、遅れ時間ｔ１は、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶが大きくなるに連れて短くなる。上記した弁開度ＯＤＶとして、例えば、ＥＣＵ３０が前回の制御周期で流量制御弁１６に用いた指令開度ＯＤＣを適用するとができる。

次に、ステップ１３０で、ＥＣＵ３０は、算出された遅れ時間ｔ１に基づき、過去のエンジン出口水温ＴＯに関する温度データ領域より、遅れ時間ｔ１に応じた過去のエンジン出口水温ＴＯoldを算出する。上記した温度データ領域は、エンジン出口水温センサ２２により検出されたエンジン出口水温ＴＯの値を経時的に温度データとしてＲＡＭに逐次記憶して蓄積したものである。従って、ＥＣＵ３０は、算出される遅れ時間ｔ１の分だけ遡った時点におけるエンジン出口水温ＴＯの値を、過去のエンジン出口水温ＴＯoldとして、温度データ領域を参照することにより決定する。

次に、ステップ１４０で、ＥＣＵ３０は、算出される過去のエンジン出口水温ＴＯoldが０（ゼロ）か否かを判断する。この判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は、そのまま処理をステップ１６０へ移行する。上記判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、ステップ１５０で、今回算出されたエンジン出口水温ＴＯを過去のエンジン出口水温ＴＯoldとして設定した後、処理をステップ１６０へ移行する。

ステップ１４０又はステップ１５０から移行してステップ１６０では、ＥＣＵ３０は、今回得られた各種パラメータ、すなわち、合流部流量Ｖ３、合流部水温Ｔ３及び過去のエンジン出口水温ＴＯoldに基づいて受放熱熱量Ｑetcを算出する。ＥＣＵ３０は、下記の計算式（１）に従って全受放熱回路における受放熱熱量Ｑetc（各回路３１〜３５における受放熱熱量の総和）を算出する。下記の計算式（１）の中で、「Ｃ」は、温度を流量に変換するための係数であり、例えば、冷却水の比熱と密度との積によって決定される。
Ｑetc＝Ｃ・Ｖ３・（ＴＯold−Ｔ３） ・・・（１）

次に、ステップ１７０で、ＥＣＵ３０は、今回検出されたエンジン出口水温ＴＯを過去のエンジン出口水温ＴＯoldとしてＲＡＭの温度データ領域に格納する。

次に、ステップ１８０で、ＥＣＵ３０は、今回得られた各種パラメータ、すなわち、冷却損失熱量ＱＷ、目標エンジン出口水温Ｔｔ、ラジエータ出口水温Ｔ２及び受放熱熱量Ｑetcに基づいて要求ラジエータ流量Ｖ２を算出する。ＥＣＵ３０は、下記の計算式（２）に従ってこの流量Ｖ２を算出する。
Ｖ２＝（ＱＷ−Ｑetc）／｛Ｃ・（Ｔｔ−Ｔ２）｝ ・・・（２）
ここで、目標エンジン出口水温Ｔｔは、エンジン１の運転状態に応じて決定され、本発明における目標冷却水温度に相当する。例えば、エンジン１がアイドル運転状態である場合、目標エンジン出口水温Ｔｔは、発進時のノッキング対策等のために若干低めの温度（例えば「９０℃」）に設定される。一方、エンジン１が部分負荷（パーシャル）運転状態にある場合、目標エンジン出口水温Ｔｔは、フリクションロス低減のために高めの温度（例えば「１００℃」）に設定される。エンジン１が全負荷（ＷＯＴ）運転状態にある場合、目標エンジン出口水温Ｔｔは、充填率を高めるために低めの温度（例えば「８０℃」）に設定される。上記した目標エンジン出口水温Ｔｔに関する各値（９０℃、１００℃、８０℃）は、一例に過ぎない。

次に、ステップ１９０で、ＥＣＵ３０は、算出される要求ラジエータ流量Ｖ２及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて流量制御弁１６に対する指令開度ＯＤＣを算出する。この算出に際して、ＥＣＵ３０は、図７に示すような関数データ（マップ）を参照する。このマップは、要求ラジエータ流量Ｖ２及びエンジン回転速度ＮＥに対する指令開度ＯＤＣの関係を予め定めたものである。このマップにおいて、指令開度ＯＤＣは、要求ラジエータ流量Ｖ２が少ないときは小さく、要求ラジエータ流量Ｖ２が多くなるに連れて大きくなる。また、指令開度ＯＤＣは、エンジン回転速度ＮＥが低いときは、要求ラジエータ流量Ｖ２がわずかに変化しても大きく変化する。これに対し、指令開度ＯＤＣは、エンジン回転速度ＮＥが高くなるときは、要求ラジエータ流量Ｖ２が多く変化しなければあまり変化しない。

その後、ステップ２００で、ＥＣＵ３０は、算出される指令開度ＯＤＣに基づいて流量制御弁１６を駆動制御した後、その後の処理を一旦終了する。このように流量制御弁１６の開度を制御することにより、ラジエータ１３を通る冷却水流量が調整され、エンジン出口水温ＴＯが目標エンジン出口水温Ｔｔに収束することになる。

以上説明したこの実施形態におけるエンジンの冷却装置によれば、エンジン本体２から冷却水へ奪われる冷却損失熱量ＱＷが、エンジン１の運転状態に基づいてＥＣＵ３０により算出される。また、受放熱回路（各回路３１〜３５）と冷却水との間で受け放される受放熱熱量Ｑetcが、エンジン出口水温ＴＯ（ＴＯold）、合流部水温Ｔ３及び合流部流量Ｖ３に基づいてＥＣＵ３０により算出される。また、エンジン出口水温ＴＯを目標エンジン出口水温Ｔｔにするために、ラジエータ１３で要求される冷却水の要求ラジエータ流量Ｖ２が、上記のようにそれぞれ算出される冷却損失熱量ＱＷ及び受放熱熱量Ｑetc、並びに、目標エンジン出口水温Ｔｔ及びラジエータ出口水温Ｔ２に基づいてＥＣＵ３０により算出される。そして、その算出される要求ラジエータ流量Ｖ２に基づいてＥＣＵ３０により指令開度ＯＤＣが算出され、その指令開度ＯＤＣに基づいて流量制御弁１６が駆動制御される、すなわち、流量制御弁１３の弁開度ＯＤＶが制御される。これにより、エンジン出口水温ＴＯが目標エンジン出口水温Ｔｔに近付けられる。

ここで、この実施形態では、上記したようにエンジン１の運転状態に関するパラメータとして、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥが、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶの制御に反映される。このため、単に冷却水の温度のみに基づいて流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶの制御が行われる場合とは異なり、実際のエンジン出口水温ＴＯを、そのときどきのエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥに適した目標エンジン出口水温Ｔｔに制御することができる。例えば、エンジン１が高出力となる場合には、エンジン出口水温ＴＯを低くして各気筒の冷却効率を高めることができる。また、エンジン１が低燃費で運転される場合には、エンジン出口水温ＴＯを高くして各気筒内での燃焼効率を向上させることができる。このため、上記した高出力及び低燃費という相反する性能を両立させながらエンジン性能を向上させることができる。

この実施形態では、冷却損失熱量ＱＷを算出するために、エンジン１の運転状態に関するパラメータとして、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥが適用される。このように、エンジン本体２からの発熱を左右するエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥをパラメータとして計算に適用することで、冷却損失熱量ＱＷを精度よく算出することができる。また、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥの両者に基づいて冷却損失熱量ＱＷを算出するので、エンジン回転速度ＮＥ又はエンジン負荷ＬＥを単独で適用した場合に比べて、冷却損失熱量ＱＷの算出精度の向上を図ることができる。

この実施形態では、冷却損失熱量ＱＷがエンジン１の運転状態を示すエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＬＥに基づいて算出され、その算出される冷却損失熱量ＱＷが要求ラジエータ流量Ｖ２の算出に反映される。そして、その算出される要求ラジエータ流量Ｖ２に基づいて流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶが制御される。このため、エンジン１の運転状態が変化して冷却損失熱量ＱＷが変化しても、その冷却損失熱量ＱＷの変化に応じて流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶを制御することができ、エンジン出口水温ＴＯを目標エンジン出口水温Ｔｔに応答性よく制御することができる。

ここで、冷却水温度と目標冷却水温度との偏差（水温差）のみに基づいて流量制御弁の弁開度をフィードバック制御するという従来技術では、エンジン本体２における冷却損失熱量ＱＷの変化に対応できないことから、本実施形態のような制御に関する良好な応答性を得ることは困難である。このため、この実施形態では、前述したエンジン１の高出力運転時には、エンジン出口水温ＴＯを速やかに低下させることができ、エンジン１の低燃費運転時には、エンジン出口水温ＴＯを速やかに上昇させることができ、高出力及び低燃費の両立を実現するうえで発生する制御ロスを低減することができる。

ここで、仮に、エンジン１の運転状態から流量制御弁１６の指令開度ＯＤＣを直接算出し、その算出される指令開度ＯＤＣに基づいて流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶを制御しようとすると、流量特性の異なる流量制御弁を用いた場合には、それら流量制御弁毎に指令開度ＯＤＣを改めて算出する必要が生じ、汎用性に欠けることになる。これに対し、この実施形態では、ラジエータ出口水温Ｔ２に対する要求ラジエータ流量Ｖ２を一旦算出し、その算出される要求ラジエータ流量Ｖ２に基づいて流量制御弁１６の指令開度ＯＤＣを算出するようにしている。このため、流量特性の異なる流量制御弁を用いた場合でも、流量制御弁毎に流量特性に応じた指令開度ＯＤＣを改めて算出する必要がなくなる。

ところで、この実施形態では、ラジエータ１３を迂回するようにラジエータ通路１２に複数の受放熱回路（各回路３１〜３５）が設けられるので、冷却水が各回路３１〜３５を通過する過程で、各部と冷却水との間で熱の受け放し（受放熱）が行われる。この受放熱後の冷却水は、合流部４２からウォータポンプ１４を介してラジエータ通路１２を通り、再びエンジン本体２のウォータジャケット１１を通過する。各回路３１〜３５での受放熱熱量Ｑetcが多い場合は、その受放熱熱量Ｑetcを考慮しなければエンジン出口水温ＴＯを狙いの目標エンジン出口水温Ｔｔへ収束させることは難しく、冷却水温度にオーバシュートやアンダシュートが起きる懸念がある。ここで、「オーバシュート」は、エンジン出口水温ＴＯが目標エンジン出口水温Ｔｔに達した後に、その目標エンジン出口水温Ｔｔを維持することができずに上昇する現象である。また、「アンダシュート」は、エンジン出口水温ＴＯが目標エンジン出口水温Ｔｔに達した後に、その目標エンジン出口水温Ｔｔを維持することができずに下降する現象である。

このように冷却水温度にオーバシュートやアンダシュートが多く起きる場合には、エンジン本体２等の各構成部品の耐熱性を考慮して各構成部品の正常動作を保障しようとすると、目標エンジン出口水温Ｔｔを下げる必要がある。その反面、目標エンジン出口水温Ｔｔを下げると、エンジン出口水温ＴＯが低くなることから、エンジン１や自動変速機でフリクションが増大して燃費の悪化を招くおそれがある。

これに対し、この実施形態では、全受放熱回路（各回路３１〜３５の全部）における受放熱熱量Ｑetc が算出され、その算出される受放熱熱量Ｑetc が要求ラジエータ流量Ｖ２の算出に反映される。従って、各回路３１〜３５における受放熱熱量Ｑetcが変化しても、目標エンジン出口水温Ｔｔに対するエンジン出口水温ＴＯの収束性が向上する。このため、冷却水温度制御におけるオーバシュートやアンダシュートを少なくすることがき、エンジン本体２等の構成部品に係る耐熱性を考慮して目標エンジン出口水温Ｔｔを下げる必要がなくなる。この結果、目標エンジン出口水温Ｔｔの低下に伴うフリクションの増大、延いては、エンジン１の燃費悪化を抑制することができる。

この実施形態では、合流部水温Ｔ３とエンジン出口水温ＴＯとの水温差ｄＴ（図６参照）が小さいときは、各回路３１〜３５における受放熱熱量Ｑetc が少なく、その逆に水温差ｄＴが大きいときは、各回路３１〜３５における受放熱熱量Ｑetc が多い。また、合流部流量Ｖ３が少ないときは、各回路３１〜３５における受放熱熱量Ｑetc が少なく、合流部流量Ｖ３が多いときは、各回路３１〜３５における受放熱熱量Ｑetc が多い。この点つき、この実施形態では、合流部流量Ｖ３、合流部水温Ｔ３及びエンジン出口水温ＴＯ（ＴＯold）に基づいて各回路３１〜３５における受放熱熱量Ｑetc が算出される。従って、上記のように受放熱熱量Ｑetc を左右するパラメータとしての合流部流量Ｖ３、合流部水温Ｔ３及びエンジン出口水温ＴＯ（ＴＯold）が計算に適用されるので、受放熱熱量Ｑetcを精度よく算出することができる。このため、要求ラジエータ流量Ｖ２を精度よく算出することができ、流量制御弁１６を精度よく制御することができる。

特に、この実施形態では、エンジン出口水温ＴＯの変化に対する合流部水温Ｔ３の変化における遅れ時間ｔ１がＥＣＵ３０により算出される。また、その算出される遅れ時間ｔ１に基づき、受放熱熱量Ｑetcの算出に使われる、遅れのないときのエンジン出口水温ＴＯが、ＥＣＵ３０により算出される。従って、合流部水温Ｔ３の変化がエンジン出口水温ＴＯの変化に対して多少遅れていても、算出される遅れ時間ｔ１に基づき、遅れのないときのエンジン出口水温ＴＯが算出されて受放熱熱量Ｑetcの算出に使われるので、受放熱熱量Ｑetcが誤差少なく正確に算出される。これにより、要求ラジエータ流量Ｖ２が正確に算出され、流量制御弁１６の指令開度ＯＤＣが正確に算出され、流量制御弁１６が正確に制御される。この結果、エンジン出口水温ＴＯを目標エンジン出口水温Ｔｔへ好適に収束させることができ、エンジン１の冷却水温度の制御性を向上させることができる。延いては、エンジン１のフリクションを低減させることができ、エンジン１の燃費向上を図ることができる。

この実施形態では、流量制御弁１６の制御量である弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて遅れ時間ｔ１が算出されるので、ラジエータ通路１２などの冷却水循環経路における冷却水流量に応じたより適正な遅れ時間ｔ１が得られる。この結果、受放熱熱量Ｑetcをより正確に算出することができ、要求ラジエータ流量Ｖ２をより正確に算出することができて流量制御弁１６をより正確に制御することができる。これにより、エンジン出口水温ＴＯを目標エンジン出口水温Ｔｔへより好適に収束させることができ、エンジン１の冷却水温度の制御性をより向上させることができる。

この実施形態では、流量制御弁１６の制御量である弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて合流部流量Ｖ３が算出されるので、ラジエータ通路１２などの冷却水循環経路における冷却水流量に応じて受放熱熱量Ｑetcがより正確に算出される。この結果、要求ラジエータ流量Ｖ２をより一層正確に算出することができ、流量制御弁１６の指令開度ＯＤＣをより一層正確に算出することができ、流量制御弁１６をより一層正確に制御することができる。これにより、エンジン出口水温ＴＯを目標エンジン出口水温Ｔｔへより一層好適に収束させることができ、エンジン１の冷却水温度の制御性をより一層向上させることができる。

この実施形態では、遅れ時間ｔ１だけ遡った時点における実際の温度データ、すなわち温度データ領域における過去のエンジン出口水温ＴＯoldの値が、エンジン出口水温ＴＯとして受放熱熱量Ｑetcの算出に使われるので、受放熱熱量Ｑetcが更に正確に算出される。この結果、要求ラジエータ流量Ｖ２を更に正確に算出することができて流量制御弁１６の指令開度ＯＤＣを更に正確に算出することができ、これにより、流量制御弁１６を更に正確に制御することができる。これにより、エンジン出口水温ＴＯを目標エンジン出口水温Ｔｔへ更に好適に収束させることができ、エンジン１の冷却水温度の制御性を更に向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、この発明におけるエンジンの冷却装置を具体化した第２実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

尚、以下に説明する各実施形態において、第１実施形態における構成要素と同等の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、以下には異なった点を中心に説明する。この実施形態においても、ＥＣＵ３０は冷却水温度制御を実行するものであり、本発明における冷却損失熱量算出手段、受放熱熱量算出手段、要求ラジエータ流量算出手段、制御手段、遅れ時間算出手段及び冷却水温算出手段に相当する。

図８に、この実施形態におけるエンジンシステムを概略構成図により示す。この実施形態では、受放熱回路として、二つのヒータ回路３４，４４を備え、各ヒータ回路３４，４４には、ヒータコア４０，４５がそれぞれ設けられる。この実施形態では、ヒータ回路３４，４４のうち、一方を第１ヒータ回路３４とし、他方を第２ヒータ回路４４とする。第２ヒータ回路４４は、第１ヒータ回路３４よりも経路が長くなっている。また、ヒータコア４０，４５のうち、一方を第１ヒータコア４０とし、他方を第２ヒータコア４５とする。この実施形態では、二つのヒータコア４０，４５の作動個数が、運転者の操作により一つ、二つ又はなしに選択可能となっている。これにより、二つのヒータ回路３４，４４は、それらの作動個数が選択的に可変に設けられる。この実施形態では、第１ヒータ回路３４のみが作動する場合と、第１及び第２のヒータ回路３４，４４の両方が作動する場合と、第１及び第２のヒータ回路３４，４４の両方が作動しない場合との三つの場合の何れかが選択可能になっている。この実施形態では、各ヒータ回路３４，４４以外の回路、すなわち、スロットルボディ温水回路３１、ＥＧＲクーラ回路３２、ホットエアインテーク回路３３及びオイルクーラ回路３５は、冷却装置１０の作動時に常に作動するようになっている。このため、第１ヒータ回路３４のみが作動（オン）するときは、それ以外の４つの回路３１〜３３，３５を含めて合計５つの回路３１〜３５が作動することになる（以下、この場合を「第１オンモード」と称する。）。また、第１及び第２のヒータ回路３４，４４がともに作動（オン）するときは、それ以外の４つの回路３１〜３３，３５を含めて合計６つの回路３１〜３５，４４が作動することになる（以下、この場合を「第２オンモード」と称する。）。更に、第１及び第２のヒータ回路３４，４４がともに非作動（オフ）となるときは、それ以外の４つの回路３１〜３３，３５のみが作動することになる（以下、この場合を「オフモード」と称する。）。この実施形態では、各ヒータコア４０,４５の作動時に、その作動信号（オン信号）がＥＣＵ３０に入力されるようになっている。

次に、ＥＣＵ３０が実行する冷却水温度制御の内容につき、図９に示すフローチャートを参照して説明する。この実施形態では、ステップ１２５，１３５の処理内容が、第１実施形態の図２のフローチャートにおけるステップ１２０，１３０の処理内容と異なる。

すなわち、ステップ１１０から移行して、ステップ１２５では、ＥＣＵ３０は、前述した第１オンモードにおけるエンジン出口水温ＴＯの変化に対する合流部水温Ｔ３の変化の遅れ時間ｔ１と、第２オンモードにおけるエンジン出口水温ＴＯの変化に対する合流部水温Ｔ３の変化の遅れ時間ｔ２とを、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに基づいて算出する。この算出に際して、ＥＣＵ３０は、図１０に示すような関数データ（マップ）を参照する。このマップは、図５に示すマップに準ずるものであり、エンジン回転速度ＮＥ及び流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶに対する第１オンモードの遅れ時間ｔ１と、第２オンモードの遅れ時間ｔ２の関係を予め定めたものである。図１０は、便宜上、弁開度ＯＤＶがある特定値のときのマップを示す。図１１に示すように、第１オンモードのときの合流部水温Ｔ３の変化と、第２オンモードのときの合流部水温Ｔ３の変化は、エンジン出口水温ＴＯの変化に対して異なった遅れを示し、これら遅れの違いを遅れ時間ｔ１，ｔ２として示すことができる。このことを根拠に、図１０に示すマップが設定される。このマップにおいても、エンジン回転速度ＮＥが低い領域では、高い領域に比べて各遅れ時間ｔ１，ｔ２は長くなる。このマップにおいて、エンジン回転速度ＮＥが低い領域では、その回転速度ＮＥが低くなるに連れて各遅れ時間ｔ１，ｔ２は急激に長くなる。エンジン回転速度ＮＥが中から高の領域では、エンジン回転速度ＮＥが高くなるに連れて各遅れ時間ｔ１，ｔ２は緩やかに短くなる。また、各遅れ時間ｔ１，ｔ２は、流量制御弁１６の弁開度ＯＤＶが大きくなるに連れて短くなる。上記した弁開度ＯＤＶとして、例えば、ＥＣＵ３０が前回の制御周期で流量制御弁１６に用いた指令開度ＯＤＣを適用するとができる。

図１２に、ステップ１２５の処理内容を詳しく示す。すなわち、ステップ１２６で、ＥＣＵ３０は、第１ヒータコア４０はオン又はオフであり、かつ、第２ヒータコア４５はオフであるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、上記した第１オンモード又はオフモードとなることから、ＥＣＵ３０は、ステップ１２７で、弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき、図１０に示すマップを参照して遅れ時間ｔ１を算出する。この実施形態では、第１オンモードもオフモードも、エンジン出口水温ＴＯの変化に対する合流部水温Ｔ３の変化の遅れがほぼ同じになることから、同じ遅れ時間ｔ１が使用される。一方、ステップ１２６の判断結果が否定である場合、上記した第２オンモードとなることから、ＥＣＵ３０は、ステップ１２８で、弁開度ＯＤＶ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき、図１０に示すマップを参照して遅れ時間ｔ２を算出する。

次に、ステップ１３５で、ＥＣＵ３０は、算出された遅れ時間ｔ１又は遅れ時間ｔ２に基づき、過去のエンジン出口水温ＴＯに関する温度データ領域より、遅れ時間ｔ１又は遅れ時間ｔ２に応じた過去のエンジン出口水温ＴＯoldを算出する。上記した温度データ領域は、エンジン出口水温センサ２２により検出されたエンジン出口水温ＴＯの値を経時的に温度データとしてＲＡＭに逐次記憶して蓄積したものである。従って、ＥＣＵ３０は、算出される遅れ時間ｔ１又は遅れ時間ｔ２の分だけ遡った時点におけるエンジン出口水温ＴＯの値を、過去のエンジン出口水温ＴＯoldとして、温度データ領域を参照することにより決定する。その後、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１４０へ移行し、図２のフローチャートと同様にステップ１４０〜ステップ２００の処理を実行する。

従って、この実施形態では、遅れ時間ｔ１又は遅れ時間ｔ２は、複数の受放熱回路３１〜３５，４４の作動個数に応じて算出されるので、受放熱回路３１〜３５，４４の作動個数の違いにかかわらず受放熱熱量Ｑetcが正確に算出される。これにより、要求ラジエータ流量Ｖ２が正確に算出されて流量制御弁１６が正確に制御される。この結果、エンジン出口水温ＴＯを目標エンジン出口水温Ｔｔへ好適に収束させることができ、エンジンの冷却水温度の制御性を向上させることができる。延いては、エンジン１のフリクションを低減させることができ、エンジン１の燃費向上を図ることができる。

この実施形態で得られるその他の作用効果は、第１実施形態のそれと同じである。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。

（１）前記第１実施形態では、受放熱回路として複数の回路、すなわち、スロットルボディ温水回路３１、ＥＧＲクーラ回路３２、ホットエアインテーク回路３３、ヒータ回路３４及びオイルクーラ回路３５を設けた。これに対し、これら全ての回路３１〜３５を受放熱回路としなくてもよく、各回路３１〜３５の少なくとも一つを受放熱回路として設けることもできる。この場合も、基本的には、前記第１実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

（２）前記第２実施形態では、複数の受放熱回路として、スロットルボディ温水回路３１、ＥＧＲクーラ回路３２、ホットエアインテーク回路３３、ヒータ回路３４，４４及びオイルクーラ回路３５を設けた。これに対し、これら全ての回路３１〜３５，４４を受放熱回路としなくてもよく、各回路３１〜３５，４４の少なくとも二つを受放熱回路として設け、それらの作動個数を選択的に可変としてもよい。この場合も、基本的には、前記第２実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

エンジンシステムを示す概略構成図。 冷却水温度制御の内容を示すフローチャート。 エンジン回転速度とエンジン負荷に対する冷却損失熱量の関係を示すマップ。 弁開度とエンジン回転速度に対する合流部流量の関係を示すマップ。 エンジン回転速度と弁開度に対する遅れ時間の関係を示すマップ。 （ａ）,（ｂ）は、エンジン出口水温と合流部水温の変化を示すグラフ。 要求ラジエータ流量とエンジン回転速度に対する指令開度の関係を示すマップ。 エンジンシステムを示す概略構成図。 冷却水温度制御の内容を示すフローチャート。 エンジン回転速度と弁開度に対する遅れ時間の関係を示すマップ。 エンジン出口水温と合流部水温の変化を示すグラフ。 冷却水温度制御の内容の一部を詳しく示すフローチャート。 エンジン出口水温と合流部水温の変化を示すグラフ。

符号の説明

１…エンジン
１０…冷却装置
１１…ウォータジャケット（冷却水循環経路）
１２…ラジエータ通路（冷却水循環経路）
１３…ラジエータ
１６…流量制御弁（流量調整手段）
３０…ＥＣＵ（冷却損失熱量算出手段、受放熱熱量算出手段、要求ラジエータ流量算出手段、制御手段、遅れ時間算出手段及び冷却水温算出手段）
３１…スロットルボディ温水回路（受放熱回路）
３２…ＥＧＲクーラ回路（受放熱回路）
３３…ホットエアインテーク回路（受放熱回路）
３４…ヒータ回路、第１ヒータ回路（受放熱回路）
３５…オイルクーラ回路回路（受放熱回路）
４４…第２ヒータ回路（受放熱回路）
Ｔ２…ラジエータ出口水温（ラジエータ通過後冷却水温度）
ＴＯ…エンジン出口水温（エンジン通過後冷却水温度）
Ｔ３…合流部水温（回路通過後冷却水温度）
ＮＥ…エンジン回転速度
ＬＥ…エンジン負荷
ＱＷ…冷却損失熱量
Ｖ２…要求ラジエータ流量
Ｖ３…合流部流量（回路通過後冷却水流量）
ｔ１…遅れ時間
ｔ２…遅れ時間
Ｑetc…受放熱熱量
Ｔｔ…目標エンジン出口水温（目標冷却水温度）

Claims (4)

1. エンジンの冷却水が循環する冷却水循環経路と、前記冷却水循環経路に設けられるラジエータと、前記ラジエータを迂回するように前記冷却水循環経路に設けられる受放熱回路と、前記ラジエータを通過する冷却水流量を調整するための流量調整手段とを備え、前記エンジンの冷却水温度が目標冷却水温度となるように前記流量調整手段を制御するようにしたエンジンの冷却装置であって、
   前記エンジンから前記冷却水へ奪われる冷却損失熱量を前記エンジンの運転状態に基づき算出するための冷却損失熱量算出手段と、
   前記受放熱回路と冷却水との間で受け放される受放熱熱量を、前記エンジンを通過した後のエンジン通過後冷却水温度、前記受放熱回路を通過した後の回路通過後冷却水温度及び回路通過後冷却水流量に基づき算出するための受放熱熱量算出手段と、
   前記エンジンの冷却水温度を前記目標冷却水温度にするために、前記ラジエータで要求される冷却水の要求ラジエータ流量を、前記算出される冷却損失熱量、前記算出される受放熱熱量、前記目標冷却水温度及び前記ラジエータを通過した後のラジエータ通過後冷却水温度に基づき算出するための要求ラジエータ流量算出手段と、
   前記算出される要求ラジエータ流量に基づき前記流量調整手段を制御するための制御手段と
   を備えたエンジンの冷却装置において、
   前記エンジン通過後冷却水温度の変化に対する前記回路通過後冷却水温度の変化における遅れ時間を算出するための遅れ時間算出手段と、
   前記受放熱熱量算出手段により前記受放熱熱量の算出に使われる遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度を、前記算出される遅れ時間に基づき算出するための冷却水温度算出手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
2. エンジンの冷却水が循環する冷却水循環経路と、前記冷却水循環経路に設けられるラジエータと、前記ラジエータを迂回するように前記冷却水循環経路に設けられる複数の受放熱回路と、前記複数の受放熱回路はそれらの作動個数が選択的に可変に設けられることと、前記ラジエータを通過する冷却水流量を調整するための流量調整手段とを備え、前記エンジンの冷却水温度が目標冷却水温度となるように前記流量調整手段を制御するようにしたエンジンの冷却装置であって、
   前記エンジンから前記冷却水へ奪われる冷却損失熱量を前記エンジンの運転状態に基づき算出するための冷却損失熱量算出手段と、
   前記受放熱回路と冷却水との間で受け放される受放熱熱量を、前記エンジンを通過した後のエンジン通過後冷却水温度、前記受放熱回路を通過した後の回路通過後冷却水温度及び回路通過後冷却水流量に基づき算出するための受放熱熱量算出手段と、
   前記エンジンの冷却水温度を前記目標冷却水温度にするために、前記ラジエータで要求される冷却水の要求ラジエータ流量を、前記算出される冷却損失熱量、前記算出される受放熱熱量、前記目標冷却水温度及び前記ラジエータを通過した後のラジエータ通過後冷却水温度に基づき算出するための要求ラジエータ流量算出手段と、
   前記算出される要求ラジエータ流量に基づき前記流量調整手段を制御するための制御手段と
   を備えたエンジンの冷却装置において、
   前記エンジン通過後冷却水温度の変化に対する前記回路通過後冷却水温度の変化における遅れ時間を前記受放熱回路の作動個数に応じて算出するための遅れ時間算出手段と、
   前記受放熱熱量算出手段により前記受放熱熱量の算出に使われる遅れのないときのエンジン通過後冷却水温度を、前記算出される遅れ時間に基づき算出するための冷却水温度算出手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンの冷却装置。
3. 前記遅れ時間算出手段は、前記流量調整手段の制御量及び前記エンジンの回転速度を含むパラメータに基づき前記遅れ時間を算出することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの冷却装置。
4. 前記冷却水温度算出手段は、前記エンジン通過後冷却水温度に係る検出値を経時的に温度データとして逐次記憶し、前記算出される遅れ時間だけ遡った時点における温度データを前記受放熱熱量の算出に使われる前記エンジン通過後冷却水温度として決定することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンジンの冷却装置。

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